[發明專利]赤泥中有價元素檢測萃取并聯型集成芯片及其設計方法

有效

• 申請號: 202110601562.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113441197B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 龍威;馮朗;李萌;高浩;辛曉承;趙章行;任璞;劉云;魏先杰;任燾
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N30/00
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 李改平

本發明專利提供一種赤泥中有價元素檢測萃取并聯型集成芯片及其設計方法，屬于精密設備技術領域。本發明裝置較傳統的赤泥處理方式，采取微流控技術，針對赤泥中的特有的金屬離子，設計了即時檢測微流控芯片，先檢測赤泥中各金屬離子的含量，并根據其活躍性質和價值幾何，針對性地萃取赤泥中的金屬離子，使赤泥資源綜合利用率和經濟效益最大化，檢測環節對萃取環節提供了理論依據，可以更加高效的萃取赤泥中的金屬離子。同時，以較少的萃取劑提高萃取效率，減少雜質影響，縮短萃取流程。

技術領域

本發明屬于精密設備技術領域，具體涉及赤泥中有價元素檢測萃取并聯型集成芯片及其設計方法。

背景技術

赤泥是鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業固體廢物，具有強堿性、高鹽度且成分和性質復雜。赤泥內部金屬氧化物含量豐富，除了含有Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂等，還有相當數量的稀土元素和放射性元素，如鈧(60～120g/t)、鎵(60～80g/t)、釔(60～150g/t)、鈾(50～60g/t)等。不同產地的赤泥由于環境因素、提煉方式的影響，赤泥中各有價元素的含量也不相同。

我國每年每生產1噸的氧化鋁則有1～2噸的赤泥產出，截至目前全球赤泥累積堆存量已超過42億噸。但是，目前國內赤泥的處置方法還很有限，主要為露天筑壩堆放，利用率仍不足4％。不僅占用大量的土地資源，還會對周圍大氣、水、土壤、微生物等環境造成嚴重污染。因此，如果能對赤泥資源中有價組分充分回收，嚴格控制赤泥自身的高堿性和浸出毒性，不僅可以有效減少赤泥對環境的威脅和污染，還可以完成資源回收和再利用，最終實現赤泥資源綜合利用率和經濟效益最大化。

本發明專利的微流控檢測萃取芯片具有集成化、高效率、經濟性的特點。其原理就是利用微流控芯片微通道內流體特性，采用集成化方式，將檢測芯片同萃取芯片集成的新型裝置。其優點是將檢測功能和萃取功能集成到一張芯片上，通過檢測顯示，可對目標元素針對性萃取，以較少的萃取劑提高萃取效率，減少雜質影響，縮短萃取流程，對赤泥中的有價元素做到了最大限度地富集，將經濟效益最大化。因此基于檢測萃取集成技術對于赤泥資源綜合利用率有很大提高。

以往的赤泥萃取技術經酸浸出進入溶液，再通過萃取或離子交換富集得到含量較高的產物，但萃取過程中雜質脫除和產品純度問題不能得到有效解決。利用檢測萃取集成芯片對赤泥進行有價金屬的提取，不僅有效減少了萃取劑的使用劑量，同時能夠達到較高的富集倍率，對最大限度實現赤泥的資源化有重要的意義。

發明內容

本發明專利提供了赤泥中有價元素檢測萃取并聯型集成芯片，用于解決赤泥資源化綜合利用問題，減少對環境的污染。

一種赤泥中有價元素檢測萃取并聯型集成芯片，其特征在于，包括：頂蓋、即時檢測微流控芯片、雙Ψ型通道微流控芯片、底座；

所述底座、雙Ψ型通道微流控芯片、即時檢測微流控芯片、頂蓋依次從下到上疊加連接；

優選的，所述底座上中部開有廢液池，廢液池一側連通三級出液口；

優選的，所述雙Ψ型通道微流控芯片上中部為金屬離子萃取區；金屬離子萃取區左側連接萃取劑進液口，右側連接萃取劑收集口；金屬離子萃取區的左右兩端分別開有試樣二級進液口和二級出液口；進液口和出液口直徑為0.7mm，通道寬度和深度均為0.4mm；傾斜角度為45°；金屬離子萃取區通道長度為14mm，寬度為0.6mm；

優選的，所述即時檢測微流控芯片中部為金屬離子檢測區，在金屬離子檢測區左側分別開有試樣一級進液口二和檢測劑進液口二，其中試樣一級進液口二再與試樣二級進液口連通；金屬離子檢測區右側開有一級出液口，且右側上有毛細管泵；進液口和出液口直徑為0.7mm；金屬離子檢測區的檢測通道長度為11mm，寬度為0.8mm；毛細泵長度為7mm，寬度為1mm；